Із всіх технічних проблем найбільш важливої є проблема теплопередачі і її регулювання. Робочі характеристики повністю визначаються конструкцією системи передачі тепла, тому вся робота конструктора повинна бути спрямована на забезпечення найкращих характеристик конструкції як теплообмінного пристрою. Другий по важливості є проблема забезпечення ядерної критичності, тому що для роботи реактора теплообмінного типу необхідно виробляти теплову енергію, що повинна передаватися робочому тілу.
Оскільки конструкція реактора повинна забезпечувати певний термін служби, то в ній повинні бути враховані не тільки геометричні, але й прочностные міркування. Попередній розрахунок реакторів теплообмінного типу можна виконати, застосовуючи порівняно прості (ручні) методи розрахунку. Умови критичності й грубі значення завантаження речовини, що ділиться, а також його розподіл можна визначити, використовуючи співвідношення теорії віку Ферми. Потім шляхом простих обчислень можна знайти розподіли температур стінок і газу при відповідному розподілі щільності енерговиділення. В останньому випадку при досить простих законах зміни питомої потужності по довжині каналу (наприклад, для синусоїдального або експонентного розподілу) іноді можна одержати аналітичні рішення.
Вплив погрішностей виготовлення проточної частини й нерівномірності розподілу витрати теплоносія й щільності енерговиділення в поперечному перерізі реактора можна врахувати за допомогою методів; які були розглянуті раніше. За допомогою цих методів можна попередньо оцінити погіршення характеристик реального ракетного реактора в порівнянні з ідеальним.
